Расчет промежуточного каскада

1. Напряжение питания E_п равно напряжению питания выходного каскада – 15 В:

2. Выбор транзистора промежуточного каскада.

Для промежуточного каскада транзистор выбирают аналогично транзистору выходного каскада: по верхней граничной частоте f_b, максимальной величине тока коллектора Iк, максимальной рассеиваемой транзистором мощности и наибольшему допустимому напряжению коллектора U_{КЭ доп}. Различие в величине максимального тока.

Максимальный ток коллектора выбирается из условия:

,

Здесь K_U3=1,36 – коэффициент усиления выходного каскада, R_вх3=146 Ом – его входное сопротивление по переменному току;

Подставляя данные получаемI_Kmax≥ 51 мА. Определим I_Kmax=60 мА, ток I_К0 выберем равным половине I_Kmax: I_K0 = 0.5 I_Kmax = 30 мА.

Напряжение питания усилителя Е_п должно быть меньше 0.8 U_{КЭ доп}.

Максимальная рассеиваемая транзистором мощность должна превышать величину I_K0U_КЭ0=0,225 Вт, где U_КЭ0 – падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора в рабочей точке, определяется по нагрузочной прямой: = 7,5 В.

Поставленным требованиям удовлетворяет транзистор КТ385А. Его параметры:

f_b = 200 МГц

I_{К доп} = 400 мА >> I_Kmax=60 мА;

U_{КЭ доп} = 40 В. Е_п = 15 В < 0.8U_{КЭ доп} = 32 В.

P _доп = 0,3 Вт > I_K0 U_КЭ0=0,225 Вт.

3. Расчет резисторов R_К и R_Э.

Значение максимального напряжения на коллекторе U_Kмакс = Е_п = 15 В. Величину сопротивления в цепи эмиттера R_Э выбирают исходя из условия, чтобы падение напряжения на нем не превышало величину 0,1-0,3 Е_п:

U_RЭ = 0.2 Е_п

При Е_п = 15 В, U_RЭ=3 В.

 

Подставляя I_К0=30 мА,  получаем: R_Э=100 Ом.

Сопротивление в цепи коллектора R_К рассчитываем аналогично, задавшись напряжением на нем:

,

Подставив полученные данные получим: U_RК= 4,5 В. Сопротивление R_К определяется по формуле:

R_K = U_RК / I_K0,

 

R_К = 150 Ом.

 

 

Промежуточный каскад: Выходные характеристики и нагрузочная прямая.

Промежуточный каскад: Входные характеристики.

4. Расчет сопротивления нагрузки по переменному току R_Н~ :

Сопротивление нагрузки по переменному току R_Н~ образовано параллельным соединением R_Н  и R_К и равно:

 

Подставляя R_Н=R_вх3=146 Ом, R_К = 150 Ом, получим: R_Н~=74,2 Ом.

5. Определение входной проводимости транзистора:

Определяем ток базы в рабочей точке (рис. 1): I_oб=0,5 мА, проводим касательную в этой точке на входной характеристике, и по касательной определяем входную проводимость:

∆I_Б=4 мА, ∆U_БЭ=0,3 В, y₁₁=0,013 См.

6. Определение крутизны транзистора:

∆I_К=30 мА, ∆U_БЭ=0,05 В S=0,45 А/В.

7. Расчет резисторного делителя:

С помощью резисторного делителя задается положение рабочей точки; определим U_0Б:

U_0Б=U_0Э+U_0БЭ,

По входным характеристикам определяем U_0БЭ=0,64 В, U_0Э=U_RЭ= 3 В и подставляя получаем U_0Б=3,64 В.

Номиналы резисторов рассчитываются по формулам:

, ,

Пренебрегая обратным током I_К0, выбирая I_Д=5I_0Б, рассчитываем номиналы резисторов:

R1=360 Ом, R2=1456 Ом;

8. Рассчитываем входное сопротивление каскада по переменному току:

Его величина определяется как суммарное сопротивление параллельно включенных R1, R2, и (1/y₁₁):

R_ВХ≈=R1//R2//(1/y₁₁),

Подставляя числовые данные получаем:R_ВХ≈=71,6 Ом.

9. Определим коэффициент усиления каскада:

,

S=0,45 А/В, R_Н~=74,2 Ом: K_U=33,4.